第2節(jié)能量轉(zhuǎn)化的方向性和效率

第2節(jié)能量轉(zhuǎn)化的方向性和效率習(xí)題作業(yè)第十一章物理學(xué)與能源技術(shù)1.能量轉(zhuǎn)化的方向性2.能量轉(zhuǎn)化效率的計(jì)算12.(中考·黔東南)某機(jī)器的能量流向如圖所示，據(jù)此推理該機(jī)器可能是(

)A．熱機(jī)B．電動機(jī)C．發(fā)電機(jī)D．電熱水器B點(diǎn)撥：如圖該機(jī)器將大部分電能轉(zhuǎn)化成了機(jī)械能，還有一部分電能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，熱機(jī)主要是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器，A不合題意；電動機(jī)在工作時(shí)，主要將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，還有一少部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，B符合題意；發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的機(jī)器，C不合題意；電熱水器主要是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，D不合題意。故選B。13.(中考·嘉興)各種形式的能量都不是孤立的，它們可以在一定條件下發(fā)生轉(zhuǎn)化，且能量的轉(zhuǎn)化是有方向的。下面幾幅圖按能量轉(zhuǎn)化的順序排列正確的是(

)A．①②③④B．②③④①C．②①③④D．①③④②C點(diǎn)撥：太陽能被植物吸收，轉(zhuǎn)化成它們的生物質(zhì)能，億萬年被掩埋成為煤炭，煤燃燒發(fā)電，化學(xué)能最后轉(zhuǎn)為電能，電能帶動空調(diào)工作，所以能量的轉(zhuǎn)化順序?yàn)椋禾枴獦淞帧济弘姀S——空調(diào)。14.(中考·德州)太陽能熱水器是直接利用太陽能給水加熱的裝置，下表是小華家的太陽能熱水器某天在陽光照射下的相關(guān)信息。求：(1)水在10h內(nèi)吸收的熱量；(2)太陽能熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率。太陽照射時(shí)間(h)裝水量(kg)水升高的溫度(℃)水的比熱容[J/(kg·℃)]太陽能吸熱功率(J/h)10100504.2×1033.0×106解：(1)水吸收的熱量(有用能量):Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×100kg×50℃＝2.1×107J；(2)10h太陽能熱水器吸收的太陽能(總能量):Q總＝Pt＝3×106J/h×10h＝3×107J，η＝×100%＝×100%＝70%。15.(中考·桂林)桂林著力打造廣西風(fēng)電基地，預(yù)計(jì)到“十二五”期末，全市建成的風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到100萬千瓦。如圖所示，風(fēng)力發(fā)電——即風(fēng)輪機(jī)葉片不斷受到風(fēng)力的推動而轉(zhuǎn)動，繼而帶動發(fā)電機(jī)工作輸出電能。若風(fēng)力發(fā)電機(jī)每片風(fēng)葉質(zhì)量為6t，長為40m。下表給出了1kg空氣在不同風(fēng)速下速度(v)與動能(E)的關(guān)系：(空氣密度取1.2kg/m3)動能E(J)1020304050風(fēng)速v(m/s)246810(1)當(dāng)風(fēng)速為6m/s時(shí)，每千克空氣具有的動能是多少焦耳？(2)如果一臺這樣的風(fēng)力發(fā)電機(jī)平均每秒可以輸出1.2×105J的電能，則1000臺這樣的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，一年獲得的電能相當(dāng)于完全燃燒多少千克的煤產(chǎn)生的能量？(一年工作時(shí)間按3000h計(jì)算，煤的熱值為3×107J/kg)(3)當(dāng)風(fēng)速為10m/s時(shí)，若風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪正面迎風(fēng)，這臺發(fā)電機(jī)每秒鐘能對外提供3.8×105J的電能，則它將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是多少？解：(1)由表格讀出風(fēng)速為6m/s時(shí)每千克空氣具有的動能為30J；(2)一年1000臺這樣的風(fēng)力發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的能量E＝P總t＝nP0t＝1000×1.2×105J/s×3000×3600s＝1.296×1015J，

因?yàn)镼＝E＝1.296×1015J，所以由q＝

得：

相當(dāng)于完全燃燒的煤質(zhì)量m＝

＝4.32×107kg。(3)設(shè)風(fēng)扇的葉片旋轉(zhuǎn)面積為S，風(fēng)速為v；單位時(shí)間t內(nèi)，通過風(fēng)扇的空氣流量為：V＝SL＝Svt；那么這些空氣的質(zhì)量為：m＝ρV＝ρSvt；因?yàn)轱L(fēng)扇的葉片長為40m，則S＝πr2＝3.14×(40m)2＝5024m2，所以每秒鐘m′＝ρSvt＝1.2kg/m3×5024m2×10m/s×1s＝60288kg，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知這些風(fēng)的動能為：E風(fēng)＝50J/kg×60